Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

Разница между кинетической энергией и потенциальной энергией

Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

/ разница между / Разница между кинетической энергией и потенциальной энергией

Энергия подразумевает как способность объекта выполнять работу. Это то, что не может быть создано или уничтожено, но может быть только преобразовано.

Объект теряет свою энергию, когда он выполняет работу, тогда как он получает энергию, когда работа над ним выполняется. Энергия широко классифицируется как кинетическая энергия и потенциальная энергия.

В то время как кинетическая энергия – это энергия, которую содержит объект из-за определенного движения.

С другой стороны, потенциальная энергия – это запасенная энергия из-за состояния покоя. Поскольку обе эти формы энергии измеряются в джоулях, люди легко путаются между этими двумя. Итак, прочитайте статью, которая поможет вам понять разницу между кинетической и потенциальной энергией.

Сравнительная таблица

Основа для сравненияКинетическая энергияПотенциальная энергия
Имея в видуКинетическая энергия относится к энергии, присутствующей в объекте, из-за его свойства быть в движении.Энергия, содержащаяся в объекте в силу его положения, называется потенциальной энергией.
перемещаемостьМожно переносить между объектами.Не может быть передан между объектами.
Измерено отПоместите себяНиз
Экологически относительноеОтносительно окружающей среды объекта.Не относится к окружающей среде объекта.
Уравнение0, 5 mv 2, где m = масса, а v = скоростьмг, где м = масса, г = сила тяжести и ч = высота

Определение кинетической энергии

Проще говоря, энергия движения – это кинетическая энергия. Работа, необходимая для ускорения объекта определенной массы, от состояния покоя до движения.

Чтобы ускорить объект, мы применяем силу, посредством которой энергия передается от одного объекта к другому, заставляя объект двигаться с новой и постоянной скоростью.

Передаваемая энергия называется кинетической энергией, определяемой скоростью и массой объекта, т.е. чем больше масса и скорость, тем больше кинетической энергии она содержит.

Кинетическая энергия объекта, находящегося в движении с определенной скоростью, такая же, как и работа над ним.

Все объекты, которые находятся в движении или действии, независимо от горизонтального или вертикального движения, обладают кинетической энергией. Это энергия, которую объект приобретает благодаря состоянию его движения.

Например, падение кокоса, течение реки, движение автомобиля или автобуса и т. Д. Различные формы кинетической энергии:

  • Колебательная энергия
  • Энергия вращения
  • Трансляционная энергия

Определение потенциальной энергии

Термин потенциальная энергия подразумевает энергию, которая хранится в объекте в состоянии покоя вследствие его положения относительно нулевого положения.

Энергия накапливается в физическом теле благодаря преодолению сил природы. Он присутствует в каждом объекте, который имеет положение и массу в силовом поле.

Например, тетрадь на столе, мяч на вершине холма, натянутая резинка и т. Д.

Когда состояние объекта изменяется от покоя к движению, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

Он заставляет объект возвращаться в исходное положение, то есть в состояние покоя, потому что он работает против любого смещения, поэтому он известен как восстановление энергии.

С увеличением скорости движущегося объекта потенциальная энергия уменьшается, и наоборот. Различные типы потенциальной энергии:

  • Гравитационная энергия
  • Упругая энергия
  • Электроэнергия
  • Химическая энергия
  • Ядерная энергия

Ключевые различия между кинетической и потенциальной энергией

Точки, приведенные ниже, заслуживают внимания, поскольку речь идет о разнице между кинетической и потенциальной энергией:

  1. Энергия, связанная с объектами в движении или действии, называется кинетической энергией. Потенциальная энергия определяется как энергия, содержащаяся в объекте, в результате его состояния покоя.
  2. Кинетическая энергия может передаваться между объектами. С другой стороны, потенциальная энергия не может передаваться между объектами.
  3. В то время как кинетическая энергия измеряется от самого места, потенциальная энергия измеряется снизу.
  4. Кинетическая энергия относительно окружающей среды движущегося тела. В отличие от этого, потенциальная энергия не связана с окружающей средой физического тела.
  5. Кинетическая энергия может быть определена скоростью / скоростью или массой движущегося объекта. И наоборот, факторами, определяющими потенциальную энергию, являются масса, сила тяжести и высота / расстояние от объекта.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что потенциальная энергия связана с положением, в то время как кинетическая энергия фокусируется на движении. Первый готов к выпуску, а второй уже в движении. Кинетическая энергия зависит от двух факторов, которые являются скоростью и массой объекта, но потенциальная энергия зависит от положения и состояния объекта.

Источник: https://ru.gadget-info.com/difference-between-kinetic-energy

Кинетическая и потенциальная энергия

Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает тело в силу его движения . Потенциальная энергия – это энергия, которой обладает тело в силу его положения или состояния .

В то время как кинетическая энергия объекта зависит от состояния других объектов в его среде, потенциальная энергия полностью не зависит от окружающей среды. Следовательно, ускорение объекта не проявляется при движении одного объекта, когда другие объекты в той же среде также находятся в движении.

Например, пуля, проносящаяся мимо человека, который стоит, обладает кинетической энергией, но пуля не имеет кинетической энергии относительно поезда, движущегося рядом.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица кинетической энергии и потенциальной энергии

Кинетическая энергияПотенциальная энергияОпределение

Отношение к окружающей среде

перемещаемость

Примеры

Единица СИ

Определяющие факторы

Энергия тела или системы относительно движения тела или частиц в системе.Потенциальная энергия – это запасенная энергия в объекте или системе из-за его положения или конфигурации.
Кинетическая энергия объекта относительно других движущихся и неподвижных объектов в его непосредственном окружении.Потенциальная энергия не связана с окружающей средой объекта.
Кинетическая энергия может передаваться от одного движущегося объекта к другому, скажем, при столкновениях.Потенциальная энергия не может быть передана.
Вода течет, например, при падении с водопада.Вода на вершине водопада, перед пропастью.
Джоуль (J)Джоуль (J)
Скорость / скорость и массаВысота или расстояние и масса

кинетическая и потенциальная энергия

  • 1 взаимопревращение кинетической и потенциальной энергии
  • 2 Этимология
  • 3 типа кинетической энергии и потенциальной энергии
  • 4 Приложения
  • 5 ссылок

Взаимопревращение кинетической и потенциальной энергии

Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть разрушена, но может быть преобразована только из одной формы в другую. Возьмите классический пример простого маятника.

Когда маятник качается, подвесное тело движется выше, и благодаря его положению потенциальная энергия увеличивается и достигает максимума наверху.

Когда маятник начинает движение вниз, накопленная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

Когда пружина растягивается в одну сторону, она прикладывает усилие к другой стороне, чтобы она могла вернуться в исходное состояние.

Эта сила называется восстанавливающей силой и действует, чтобы привести объекты и системы в их положение с низким уровнем энергии. Сила, необходимая для растяжения пружины, сохраняется в металле как потенциальная энергия.

Когда пружина освобождается, накопленная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию восстанавливающей силой.

Когда любая масса поднимается, гравитационная сила Земли (и в этом случае восстанавливающая сила) действует, чтобы вернуть ее вниз. Энергия, необходимая для поднятия массы, сохраняется в виде потенциальной энергии благодаря ее положению. Когда масса падает, накопленная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

Этимология

Слово «кинетический» происходит от греческого слова « кинезис», что означает «движение». Термины «кинетическая энергия» и «работа», как их понимают и используют сегодня, зародились в 19 веке. В частности, считается, что «кинетическая энергия» была придумана Уильямом Томсоном (лордом Кельвином) около 1850 года.

Термин «потенциальная энергия» был придуман Уильямом Ранкином, шотландским физиком и инженером, который занимался различными науками, включая термодинамику.

Типы кинетической энергии и потенциальной энергии

Кинетическая энергия может быть классифицирована на два типа, в зависимости от типа объектов:

  • Поступательная кинетическая энергия
  • Вращательная кинетическая энергия

Жесткие не вращающиеся тела имеют прямолинейное движение. Таким образом, поступательная кинетическая энергия – это кинетическая энергия, которой обладает объект, движущийся по прямой линии.

Кинетическая энергия объекта связана с его импульсом (произведение массы на скорость, p = mv, где m – масса, а v – скорость). Кинетическая энергия связана с импульсом через соотношение E = p 2 / 2m, и, следовательно, поступательная кинетическая энергия рассчитывается как E = ½ mv 2.

Твердые тела, которые вращаются вдоль их центра масс, обладают вращательной кинетической энергией. Вращательная кинетическая энергия вращающегося тела рассчитывается как полная кинетическая энергия его различных движущихся частей. Тела в покое также имеют кинетическую энергию.

Атомы и молекулы в нем находятся в постоянном движении. Кинетическая энергия такого тела является мерой его температуры.

Потенциальная энергия классифицируется в зависимости от применяемой восстанавливающей силы.

  • Гравитационная потенциальная энергия – потенциальная энергия объекта, связанная с гравитационной силой. Например, когда книгу кладут поверх стола, энергия, необходимая для поднятия книги с пола, и энергия, которой обладает книга из-за ее возвышенного положения на столе, являются потенциальной гравитационной энергией. Здесь гравитация является восстанавливающей силой.
  • Упругая потенциальная энергия – энергия, которой обладает упругое тело, такое как лук и катапульта, когда оно растягивается и деформируется в одном направлении, является упругой потенциальной энергией. Восстанавливающая сила – это упругость, которая действует в противоположном направлении.
  • Химическая потенциальная энергия – энергия, связанная с расположением атомов и молекул в структуре, является химической потенциальной энергией. Химическая энергия, которой обладает вещество из-за потенциала, которому оно должно подвергнуться химическому изменению, участвуя в химической реакции, является химической потенциальной энергией вещества. Например, когда используется топливо, химическая энергия, запасенная в топливе, преобразуется для производства тепла.
  • Электрическая потенциальная энергия – энергия, которой обладает объект в силу его электрического заряда, является электрической потенциальной энергией. Есть два типа – электростатическая потенциальная энергия и электродинамическая потенциальная энергия или магнитная потенциальная энергия.
  • Потенциальная энергия ядра – потенциальная энергия, которой обладают частицы (нейтроны, протоны) внутри атомного ядра, – это потенциальная энергия ядра. Например, синтез водорода на солнце преобразует потенциальную энергию, запасенную в солнечном веществе, в энергию света.

Приложения

  • Американские горки в парке развлечений начинаются с преобразования кинетической энергии в потенциальную гравитационную энергию.
  • Потенциальная гравитационная энергия удерживает планеты на орбите вокруг Солнца.
  • Снаряды выбрасываются требучетом, использующим гравитационную потенциальную энергию.
  • В космических кораблях для взлета используется химическая энергия, после чего кинетическая энергия увеличивается для достижения орбитальной скорости. Полученная кинетическая энергия остается постоянной на орбите.
  • Кинетическая энергия, передаваемая битку при игре в бильярд, передается другим шарам при столкновениях.

Источник: https://ru.betweenmates.com/kinetic-potential-energy

Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения механической энергии – FIZI4KA

Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

ОГЭ 2018 по физике ›

1. Камень, упав с некоторой высоты на Землю, оставляет на поверхности Земли вмятину. Во время падения он совершает работу по преодолению сопротивления воздуха, а после касания земли — работу по преодолению силы сопротивления почвы, поскольку обладает энергией.

Если накачивать в закрытую пробкой банку воздух, то при некотором давлении воздуха пробка вылетит из банки, при этом воздух совершит работу по преодолению трения пробки о горло банки, благодаря тому, что воздух обладает энергией. Таким образом, тело может совершить работу, если оно обладает энергией.

Энергию обозначают буквой ​\( E \)​. Единица работы — ​\( [E\,] \)​ = 1 Дж.

При совершении работы изменяется состояние тела и изменяется его энергия. Изменение энергии равно совершенной работе: ​\( E=A \)​.

2.Потенциальной энергией называют энергию взаимодействия тел или частей тела, зависящую от их взаимного положения.

Поскольку тела взаимодействуют с Землёй, то они обладают потенциальной энергия взаимодействия с Землёй.

Если тело массой ​\( m \)​ падает с высоты ​\( h_1 \)​ до высоты ​\( h_2 \)​, то работа силы тяжести ​\( F_т \)​ на участке ​\( h=h_1-h_2 \)​ равна: ​\( A = F_тh = mgh = mg(h_1 — h_2) \)​ или \( A = mgh_1 — mgh_2 \) (рис. 48).

В полученной формуле ​\( mgh_1 \)​ характеризует начальное положение (состояние) тела, \( mgh_2 \) характеризует конечное положение (состояние) тела. Величина \( mgh_1=E_{п1} \) — потенциальная энергия тела в начальном состоянии; величина \( mgh_2=E_{п2} \) — потенциальная энергия тела в конечном состоянии.

Можно записать ​\( A=E_{п1}-E_{п2} \)​, или \( A=-(E_{п2}-E_{п1}) \), или \( A=-E_{п} \).

Таким образом, работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела. Знак «–» означает, что при движении тела вниз и соответственно при совершении силой тяжести положительной работы потенциальная энергия тела уменьшается. Если тело поднимается вверх, то работа силы тяжести отрицательна, а потенциальная энергия тела увеличивается.

Если тело находится на некоторой высоте ​\( h \)​ относительно поверхности Земли, то его потенциальная энергия в данном состоянии равна ​\( E_п=mgh \)​. Значение потенциальной энергии зависит от того, относительно какого уровня она отсчитывается. Уровень, на котором потенциальная энергия равна нулю, называют нулевым уровнем.

В отличие от кинетической энергии потенциальной энергией обладают покоящиеся тела. Поскольку потенциальная энергия — это энергия взаимодействия, то она относится не к одному телу, а к системе взаимодействующих тел. В данном случае эту систему составляют Земля и поднятое над ней тело.

3. Потенциальной энергией обладают упруго деформированные тела. Предположим, что левый конец пружины закреплён, а к правому её концу прикреплён груз. Если пружину сжать, сместив правый её конец на ​\( x_1 \)​, то в пружине возникнет сила упругости ​\( F_{упр1} \)​, направленная вправо (рис. 49).

Если теперь предоставить пружину самой себе, то её правый конец переместится, удлинение пружины будет равно \( x_2 \)​, а сила упругости \( F_{упр2} \).

Работа силы упругости равна

\[ A=F_{ср}(x_1-x_2)=k/2(x_1+x_2)(x_1-x_2)=kx_12/2-kx_22/2 \]

​\( kx_12/2=E_{п1} \)​ — потенциальная энергия пружины в начальном состоянии, \( kx_22/2=E_{п2} \) — потенциальная энергия пружины во конечном состоянии. Работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии пружины.

Можно записать ​\( A=E_{п1}-E_{п2} \)​, или \( A=-(E_{п2}-E_{п1}) \), или \( A=-E_{п} \).

Знак «–» показывает, что при растяжении и сжатии пружины сила упругости совершает отрицательную работу, потенциальная энергия пружины увеличивается, а при движении пружины к положению равновесия сила упругости совершает положительную работа, а потенциальная энергия уменьшается.

Если пружина деформирована и её витки смещены относительно положения равновесия на расстояние ​\( x \)​, то потенциальная энергия пружины в данном состоянии равна ​\( E_п=kx2/2 \)​.

4. Движущиеся тела так же могут совершить работу. Например, движущийся поршень сжимает находящийся в цилиндре газ, движущийся снаряд пробивает мишень и т.п. Следовательно, движущиеся тела обладают энергией.

Энергия, которой обладает движущееся тело, называется кинетической энергией. Кинетическая энергия ​\( E_к \)​ зависит от массы тела и его скорости \( E_к=mv2/2 \). Это следует из преобразования формулы работы.

Работа ​\( A=FS \)​. Сила ​\( F=ma \)​. Подставив это выражение в формулу работы, получим ​\( A=maS \)​.

Так как ​\( 2aS=v2_2-v2_1 \)​, то ​\( A=m(v2_2-v2_1)/2 \)​ или \( A=mv2_2/2-mv2_1/2 \), где ​\( mv2_1/2=E_{к1} \)​ — кинетическая энергия тела в первом состоянии, \( mv2_2/2=E_{к2} \) — кинетическая энергия тела во втором состоянии.

Таким образом, работа силы равна изменению кинетической энергии тела: ​\( A=E_{к2}-E_{к1} \)​, или ​\( A=E_к \)​. Это утверждение — теорема о кинетической энергии.

Если сила совершает положительную работу, то кинетическая энергия тела увеличивается, если работа силы отрицательная, то кинетическая энергия тела уменьшается.

5. Полная механическая энергия ​\( E \)​ тела — физическая величина, равная сумме его потенциальной ​\( E_п \)​ и кинетической \( E_п \) энергии: \( E=E_п+E_к \).

Пусть тело падает вертикально вниз и в точке А находится на высоте ​\( h_1 \)​ относительно поверхности Земли и имеет скорость ​\( v_1 \)​ (рис. 50).

В точке В высота тела \( h_2 \) и скорость \( v_2 \) Соответственно в точке А тело обладает потенциальной энергией ​\( E_{п1} \)​ и кинетической энергией \( E_{к1} \), а в точке В — потенциальной энергией \( E_{п2} \) и кинетической энергией \( E_{к2} \).

При перемещении тела из точки А в точку В сила тяжести совершает работу, равную А. Как было показано, ​\( A=-(E_{п2}-E_{п1}) \)​, а также \( A=E_{к2}-E_{к1} \). Приравняв правые части этих равенств, получаем: ​\( -(E_{п2}-E_{п1})=E_{к2}-E_{к1} \)​, откуда \( E_{к1}+E_{п1}=E_{п2}+E_{к2} \) или ​\( E_1=E_2 \)​.

Это равенство выражает закон сохранения механической энергии: полная механическая энергия замкнутой системы тел, между которыми действуют консервативные силы (силы тяготения или упругости) сохраняется.

В реальных системах действуют силы трения, которые не являются консервативными, поэтому в таких системах полная механическая энергия не сохраняется, она превращается во внутреннюю энергию.

  • Примеры заданий
  • Ответы

Часть 1

1. Два тела находятся на одной и той же высоте над поверхностью Земли. Масса одного тела ​\( m_1 \)​ в три раза больше массы другого тела ​\( m_2 \)​. Относительно поверхности Земли потенциальная энергия

1) первого тела в 3 раза больше потенциальной энергии второго тела 2) второго тела в 3 раза больше потенциальной энергии первого тела 3) первого тела в 9 раз больше потенциальной энергии второго тела

4) второго тела в 9 раз больше потенциальной энергии первого тела

2. Сравните потенциальную энергию мяча на полюсе ​\( E_п \)​ Земли и на широте Москвы ​\( E_м \)​, если он находится на одинаковой высоте относительно поверхности Земли.

1) ​\( E_п=E_м \)​
2) \( E_п>E_м \)
3) \( E_п

Источник: https://fizi4ka.ru/ogje-2018-po-fizike/potencialnaja-i-kineticheskaja-jenergija-zakon-sohranenija-mehanicheskoj-jenergii.html

Кинетическая и потенциальная энергии

Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

Энергия – важнейшее понятие в механике. Что такое энергия. Существует множество определений, и вот одно из них.

Что такое энергия?

Энергия – это способность тела совершать работу. 

Кинетическая энергия

Рассмотрим тело, которое двигалось под действием каких-то сил  изменило свою скорость с v1→ до v2→. В этом случае силы, действующие на тело, совершили определенную работу A. 

Работа всех сил, действующих на тело, равна работе равнодействующей силы. 

Fр→=F1→+F2→

A=F1·s·cosα1+F2·s·cosα2=Fрcosα.

Установим связь между изменением скорости тела и работой, совершенной действующими на тело силами. Для простоты будем считать, что на тело действует одна сила F→, направленная вдоль прямой линии. Под действием этой силы тело движется равноускоренно и прямолинейно. В этом случае векторы F→, v→, a→, s→ совпадают по направлению и их можно рассматривать как алгебраические величины. 

Работа силы F→ равна A=Fs. Перемещение тела выражается формулой s=v22-v122a. Отсюда:

A=Fs=F·v22-v122a=ma·v22-v122a

A=mv22-mv122=mv222-mv122.

Как видим, работа, совершенная силой, пропорционально изменению квадрата скорости тела. 

Определение. Кинетическая энергия

Кинетическая энергия тела равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости. 

EK=mv22.

Кинетическая энергия – энергия движения тела. При нулевой скорости она равна нулю.

Теорема о кинетической энергии

Вновь обратимся к рассмотренному примеру и сформулируем теорему о кинетической энергии тела.

Теорема о кинетической энергии

Работа приложенной к телу силы равна изменению кинетической энергии тела. Данное утверждение справедливо и тогда, когда тело движется под действием изменяющейся по модулю и направлению силы. 

A=EK2-EK1.

Таким образом, кинетическая энергия тела массы m, движущегося со скоростью v→, равна работе, которую сила должна совершить, чтобы разогнать тело до этой скорости.

A=mv22=EK.

Чтобы остановить тело, нужно совершить работу 

A=-mv22=-EK

Потенциальная энергия

Кинетическая энергия – это энергия движения. Наряду с кинетической энергией есть еще потенциальная энергия, то есть энергия взаимодействия тел, которая зависит от их положения.

Например, тело поднято над поверхностью земли. Чем выше оно поднято, тем больше будет потенциальная энергия. Когда тело падает вниз под действием силы тяжести, эта сила совершает работу. Причем работа силы тяжести определяется только вертикальным перемещением тела и не зависит от траектории.

Важно!

Вообще о потенциальной энергии можно говорить только в контексте тех сил, работа которых не зависит от формы траектории тела. Такие силы называются консервативными.

Примеры консервативных сил: сила тяжести, сила упругости.

Когда тело движется вертикально вверх, сила тяжести совершает отрицательную работу. 

Рассмотрим пример, когда шар переместился из точки с высотой h1 в точку с высотой h2. 

При этом сила тяжести совершила работу, равную 

A=-mg(h2-h1)=-(mgh2-mgh1).

Эта работа равна изменению величины mgh, взятому с противоположным знаком. 

Величина ЕП=mgh – потенциальна энергия в поле силы тяжести. На нулевом уровне (на земле) потенциальная энергия тела равна нулю.

Определение. Потенциальная энергия

Потенциальная энергия – часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил. Потенциальная энергия зависит от положения точек, составляющих систему.

Можно говорить о потенциальной энергии в поле силы тяжести, потенциальной энергии сжатой пружины и т.д. 

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

A=-(EП2-EП1).

Ясно, что потенциальная энергия зависит от выбора нулевого уровня (начала координат оси OY). Подчеркнем, что физический смысл имеет изменение потенциальной энергии при перемещении тел друг относительно друга. При любом выборе нулевого уровня изменение потенциальной энергии будет одинаковым.

При расчете движения тел в поле гравитации Земли, но на значительных расстояниях от нее, во внимание нужно принимать закон всемирного тяготения (зависимость силы тяготения от расстояния до цента Земли). Приведем формулу, выражающую зависимость потенциальной энергии тела.

EП=-GmMr.

Здесь G – гравитационная постоянная, M – масса Земли.

Потенциальная энергия пружины

Представим, что в первом случае мы взяли пружину и удлинили ее на величину x. Во втором случае мы сначала удлинили пружину на 2x, а затем уменьшили на x. В обоих случаях пружина оказалась растянута на x, но это было сделано разными способами. 

При этом работа силы упругости при изменении длины пружины на x в обоих случаях была одинакова и равна

Aупр=-A=-kx22.

Величина Eупр=kx22 называется потенциальной энергией сжатой пружины. Она равна работе силы упругости при переходе из данного состояния тела в состояние с нулевой деформацией.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

Источник: https://Zaochnik.com/spravochnik/fizika/zakony-sohranenija-v-mehanike/kineticheskaja-i-potentsialnaja-energii/

Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

Для приведения любого тела в движение обязательным условием является произведение работы. При этом, для выполнения данной работы необходимо израсходовать некоторую энергию.

Энергия характеризует тело с точки зрения возможности производить работу. Единицей измерения энергии является Джоуль, сокращенно [Дж].

Полная энергия любой механической системы эквивалентна суммарному значению потенциальной и кинетической энергии. Поэтому, принято выделять потенциальную и кинетическую энергию в качестве разновидностей механической энергии.

Если речь ведется о биомеханических системах, то полная энергия таких систем состоит дополнительно из тепловой и энергии обменных процессов.

В изолированных системах тел, когда на них действуют лишь сила тяжести и упругости, величина полной энергии неизменна. Это утверждение является законом сохранения энергии.

Что же из себя представляет и тот, и другой вид механической энергии?

О потенциальной энергии

Потенциальная энергия это энергия, определяемая взаимным положением тел, либо составляющих этих тел, взаимодействующих друг с другом. Иными словами, эта энергия определяется величиной расстояния между телами.

К примеру, когда тело падает вниз и приводит в движение окружающие тела на пути падения, сила тяжести производит положительную работу. И, наоборот, в случае поднятия тела вверх, можно говорить о производстве отрицательной работы.

Формула потенциальной энергии

Следовательно, каждое тело при нахождении на определенном расстоянии от земной поверхности обладает потенциальной энергией. Чем больше высота и масса тела, тем больше значение работы, совершаемой телом. В то же время, в первом примере, при падении тела вниз, потенциальная энергия будет отрицательной, а при поднятии потенциальная энергия положительна.

Это объясняется равенством работы силы тяжести по значению, но противоположностью по знаку изменению потенциальной энергии.

Также примером возникновения энергии взаимодействия может служить предмет, подверженный упругой деформации — сжатая пружинка: при распрямлении ей будет производиться работа силы упругости. Здесь речь идет о совершении работы вследствие изменения расположения составляющих тела относительно друг друга при упругой деформации.

Подытожив информацию, отметим, что абсолютно каждый предмет, на который воздействует сила тяжести или сила упругости, будет обладать энергией разницы потенциалов.

О кинетической энергии

Кинетической является энергия, которой начинают обладать тела вследствие совершения процесса движения. Исходя из этого, кинетическая энергия тел, находящихся в покое, равняется нулю.

Формула кинетической энергии

Величина данной энергии эквивалентна величине работы, которую нужно совершить для выведения тела из состояния покоя и заставить его, тем самым, двигаться. Иными словами, кинетическую энергию можно выразить как разницу между полной энергией и энергией покоя.

Работа поступательного движения, которую производит движущееся тело, напрямую зависит от массы и скорости в квадрате. Работа вращательного движения зависит от момента инерции и квадрата угловой скорости.

Полная энергия движущихся тел включает в себя оба вида производимой работы, ее определяют, согласно следующему выражению: . Основные характеристики кинетической энергии:

  • Аддитивность – определяет кинетическую энергию как энергию системы, состоящую из совокупности материальных точек, и равную суммарной кинетической энергии каждой точки этой системы;
  • Инвариантностьотносительно поворота системы отсчета — кинетическая энергия независима от положения и направления скорости точки;
  • Сохранение – характеристика указывает, что кинетическая энергия систем неизменна при любых взаимодействиях, в случаях изменения только механической характеристики.

Примеры тел, обладающих потенциальной и кинетической энергией

Все предметы, поднятые и находящиеся на некотором расстоянии от земной поверхности в неподвижном состоянии, способны обладать потенциальной энергией. Как пример, это бетонная плита, поднятая краном, которая находится в неподвижном состоянии, взведенная пружина.

Кинетическую энергию имеют движущиеся транспортные средства, а также, в целом, любой катящийся предмет.

При этом, в природе, бытовых вопросах и в технике потенциальная энергия способна переходить в кинетическую, а кинетическая, в свою очередь, наоборот, в потенциальную энергию.

Мяч, который бросают с некоторой точки на высоте: в самом верхнем положении потенциальная энергия мячика максимальна, а значение кинетической энергии равно нулю, поскольку мяч не движется и пребывает в состоянии покоя. При снижении высоты потенциальная энергия соответственно постепенно уменьшается. Когда мячик достигнет земной поверхности, то он покатится; в данный момент кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная будет равна нулю.

Некоторые тела могут обладать в одно и то же время обоими разновидностями механической энергии. В качестве примера приведем воду, которая падает вниз с плотины, маятники, летящие стрелы.

Вывод — чем отличается кинетическая энергия от потенциальной?

Подводя итог, отметим, что и та, и другая энергия являются разновидностями механической энергии. Главное их отличие: потенциальной энергией является энергия взаимодействующих тел, находящихся на расстоянии, а кинетическая представляет собой энергию движения данных тел.

Источник: https://vchemraznica.ru/chem-otlichaetsya-kineticheskaya-energiya-ot-potencialnoj/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.